一种综采面动载系数预测方法与流程

文档序号:12124544阅读:920来源:国知局

本发明属于煤矿生产技术领域,特别涉及一种综采面动载系数预测方法。



背景技术:

在煤矿生产中,液压支架的选型及适用性对保障工作面安全高效生产有重要的作用。在工程中分析支架的适用性时,往往采用岩石容重法、经验公式、理论分析进行支架选型的验算。在采用顶板结构法+动载系数法理论计算支护强度时,动载系数的确定至关重要。

目前动载系数通常采用经验法、理论分析法进行预测,但存在以下缺陷:经验法缺乏科学性和针对性,仅仅是根据已有的经验数据进行估计;理论计算需求得的数据较为复杂,其过程较为繁琐,且大多数据不能实测,常常靠经验取值。

由上述可知,经验法和理论计算法估计动载系数时均存在较大的误差,因此有必要提出一种科学预测动载系数的新方法,改善现今的弊端,为分析支架在新开采工作面的适用性和保障工作面安全高效生产奠定基础。



技术实现要素:

针对现有存在的问题,本发明提供一种综采面动载系数预测方法,既在兼顾动载系数的影响因素,又计算方便。

一种综采面动载系数预测方法,包括:

采用回归方程描述采高、工作面长度、顶板抗拉强度与综采面动载系数的关系;

利用矿区采高、工作面长度、顶板抗拉强度与综采面动载系数的历史数据,计算回归方程中的回归系数;

由回归系数确定最终的回归方程即综采面动载系数预测模型;

针对不同的采高、工作面长度、顶板抗拉强度,利用综采面动载系数预测模型预测综采面动载系数。

所述回归方程为:

K=a0+a1M+a2L+a3Rp

式中:K-综采面动载系数;a0、a1、a2、a3-回归系数;M-采高;L-工作面长度;Rp-顶板抗拉强度。

有益效果:

本发明主要从影响动载系数的主要因素角度,采用数学回归方法,建立了可靠的回归方程,能科学的预测动载系数,弥补了经验法的缺点,同时其计算方法简单,避免较为复杂的理论计算,其工程实践证明具有良好的可靠性,对现场具有很好的指导作用,并为科学研究液压支架的适用性奠定坚实的基础。

附图说明

图1是综采面动载系数预测方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

动载系数K,是衡量工作面矿压显现的一个指数,而采高、工作面长度、顶板抗拉强度是影响工作面矿压显现较为重要的三个因素,故动载系数与这三因素间存在较为密切的关系。本实施方式以神东矿区为例,分析不同采高、工作面长度、顶板抗拉强度的典型综采面动载系数(见表1),综合考虑采高、工作面长度和顶板物理力学参数(实验数据)三个因素与动载系数间的关系,采用回归分析进行研究。

表1神东矿区矿井不同采高综采面动载系数统计表

如图1所示,本实施方式提供一种综采面动载系数预测方法,包括:

步骤1、采用回归方程K=a0+a1M+a2L+a3Rp描述采高、工作面长度、顶板抗拉强度与综采面动载系数的关系,K-综采面动载系数;a0、a1、a2、a3-回归系数;M-采高;L-工作面长度;Rp-顶板抗拉强度;

步骤2、利用矿区采高、工作面长度、顶板抗拉强度与综采面动载系数的历史数据,计算回归方程中的回归系数;

回归系数:a0=1.9541、a1=0.0724、a2=-0.0027、a3=-0.0388;

步骤3、由回归系数确定最终的回归方程即综采面动载系数预测模型;

综采面动载系数预测模型:K=1.9541+0.0724M-0.0027L-0.0388Rp

步骤4、针对不同的采高、工作面长度、顶板抗拉强度,利用综采面动载系数预测模型预测综采面动载系数。

对本实施方式中的回归方程显著性检验:

拟合优度R2=0.88>50%,说明拟合程度较好;P值(弃假求真概率)=0.045,小于显著水平(0.05),认为回归方程的总体效果显著;综上,认为回归方程效果显著;由残差分析(见表2)知,综采面动载系数的预测值和实测值相差不大,故回归显著性较好。

表2残差分析

以神东大柳塔煤矿12306综采面为例,说明本发明方法预测的动载系数可靠性。

1)根据12306综采面煤层赋存条件,确定工作面设计采高M为4.6m,工作面长度L为256m,顶板以粉砂岩为主,根据神东矿区煤岩力学参数测定结果,抗拉强度Rp为1.8MPa。

2)根据上述综采面动载系数预测模型,将12306综采面采高、工作面长度、顶板抗拉强度数据代入,得到该综采面动载系数,即:

K=1.9541+0.0724×4.6-0.0027×255-0.0388×1.8≈1.53

3)由此得到12306综采面动载系数为1.53。

12306综采面开采后,实测动载系数为1.54,说明本发明具有良好的可靠性。

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